解除統(tǒng)一IP網之憂
2002/09/16
為保證業(yè)務質量，路由器或交換機不只是承擔數(shù)據的轉移，還應當看到數(shù)據包的深層，時刻根據網絡狀況的變化調整排隊算法，完成數(shù)據流的整形，使其滿足用戶預期的目標，既保證付費業(yè)務獲得足夠帶寬、改善延時和抖動等參數(shù)性能，同時也能夠對低優(yōu)先級業(yè)務提供高質量服務。這正是未來統(tǒng)一網絡所應當具有的性能，而這一保證的基礎來自于網絡設備內排隊算法的工作效率。
如今，在網絡中使用路由器的標準做法是在入口進行入口策略檢驗，決定該包是否該處理，以及如何處理；在出口提供擁塞控制算法，避免明顯不合理的阻塞情形，如頭端阻塞。在這種情形下，設備對數(shù)據包的控制就不是連續(xù)的，從而也就不能提供類似于時分復用或電路交換級別那樣的業(yè)務質量保證。
排隊問題不僅限于出口
實際上，真正有效的排隊技術能夠把一個簡單的傳輸設備轉變成能提供和創(chuàng)建業(yè)務的平臺，從而更好地為用戶服務，更多地為運營商創(chuàng)造利潤。為達到這一目標，排隊算法需要和這幾樣功能掛鉤：
隊列調度算法：控制著數(shù)據流實際占有的帶寬資源；
隊列管理算法：控制著數(shù)據流潛在地占有的帶寬資源、當前占有的內存資源或隊列的深度；
統(tǒng)計：如計算發(fā)送和丟棄的包數(shù)目，為了計費、SLA（業(yè)務水平協(xié)定）驗證和未來趨勢分析等管理功能。
隊列調度發(fā)生在端口出口處，通常包括這樣幾種：先進先出（FIFO）、加權公平排隊（WFQ）、優(yōu)先級排隊（PQ）和客戶化排隊（CQ）等。這在Cisco的路由器中都有提供，用戶隨時可以改變端口的排隊算法配置。
隊列管理算法管理著隊列容量，主要功能是給突發(fā)性數(shù)據業(yè)務一個緩沖，減少丟包率。流行的算法有隨機早期偵測（RED）、加權隨機早期偵測（WRED）和顯式擁塞通知（ECN），或者干脆就沒有管理（尾包丟棄：TD）。評判的標準，一是隊列越空越好，這意味著隊列有更強的適應未來突發(fā)數(shù)據的潛力；二是長度波動越穩(wěn)定越好，這意味著數(shù)據流遭遇的時延和抖動更可預測。
盡管上述種種算法不可謂不豐富，也不能說完全無效，至少對目前的IP負載提供了一定程度的管理，但對于QoS的整體效果卻仍然是實驗性的，沒有運營商會貿然轉向全IP網。因為以上技術是單純從隊列管理來說的，效果僅是局部的，而不是全局的。事情的全部并非僅僅是出口處的隊列管理，還包括數(shù)據包在到達出口之前那一段時間內經歷的處理和排隊，如在轉發(fā)引擎中，在交換引擎中等，而這正是排隊對數(shù)據包控制缺乏連續(xù)性的原因所在。
如果說交換引擎可以實現(xiàn)數(shù)據包的無阻塞交換，使得數(shù)據包經歷的延遲可以預測的話，那么包轉發(fā)引擎就是另一番景像。突發(fā)性的數(shù)據包正是在網絡處理器這樣的轉發(fā)引擎中獲得關鍵性的處理，如路由選擇、包頭信息修改和排隊等等。保證QoS的前提之一是數(shù)據包不應該在網絡處理器中經歷延遲。目前的排隊機制更多地解決了算法方面的問題，而對于排隊原則何以與數(shù)據包QoS規(guī)格和實際的數(shù)據包處理相聯(lián)系，則欠缺深層的解決辦法。
向統(tǒng)一IP網過渡
在對于公網尚無徹底的解決方案之時，多數(shù)網絡設備提供廠家瞄準的是企業(yè)級產品，以做好向統(tǒng)一IP網過渡的準備，因為這是從用戶的桌面入手，這是改良性的，而非革命性的途徑。例如,Cisco最近宣布的語音解決軟硬件方案的升級，就是這個意思。另一方面，公網傳輸級的產品，如OADM（光路分插復用器），也是Corning和JDS Uniphase等一些廠家所另辟的蹊徑，它解決的是光波長這一層次的交換，這也是未來公網交換機所必須的，只是離包交換還差兩個級別，這兩個級別是鏈路交換和分組交換，分組交換才是最大難題所在。
在真正有效的排隊技術還未成為公開技術的情況下，業(yè)內對這個難題的解決分為兩個方向：一個是開發(fā)實驗性的ASIC芯片，實現(xiàn)自有的排隊技術；另一個是極盡所能開發(fā)通用網絡處理器的性能�？上攵�，目前這兩個方向的努力都僅僅是牛刀初試，尚無斬獲。有個別的公司，如Xebeo，宣稱正在開發(fā)業(yè)務交換機，它的計劃基于以太網技術，使用了Xilinix的Virtex-II FPGA平臺，為的是縮短推向市場的時間。這驗證了一句套話：大公司維持，中等公司跟進，而小公司走新路。
有待網絡處理器的發(fā)展
目前，在芯片方面的進展不是特別如人所愿，網絡處理器作為主要的負載/隊列管理構件，去年的市場銷售額才9000萬美元，大大低于普遍預測的10億美元。原本2004年60億美元的期望值，現(xiàn)在也降低到10億美元的水平。這大大挫傷了許多新興公司的積極性。倒是Intel、Motorola和IBM等重量級公司勇于承接挑戰(zhàn)，努力開發(fā)著一般性網絡處理器。IBM采取了雙管齊下的策略，為低端產品市場提供通用處理器，為高端產品市場提供專用處理芯片。但通用網絡處理器應該是方向，這是出于知識產權保護的需要和持續(xù)發(fā)展的需要。
整個網絡市場的低迷影響了網絡處理器芯片技術的成長，也影響到了統(tǒng)一網絡的進程，或許對于統(tǒng)一性網絡的迫切應用模式還沒有形成，但業(yè)界對像排隊這樣的重大技術本身，仍然持樂觀和積極態(tài)度。
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